Композиционный материал
Владельцы патента RU 2631452:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова" (RU)
Изобретение относится к области составов и технологии высоконаполненных композиционных материалов и изделий на основе дисперсных древесно-растительных наполнителей и термопластичных полимерных связующих и может быть использовано в мебельном производстве, строительстве, машиностроении и других отраслях промышленности. Композиционный материал содержит, мас.%: ПЭТФ-флексы измельченной пластиковой бутылки 53,5-72,5, песок влажностью не более 7% 25-45, полигидроксиэфир 1,5-2,5. Изобретение развито в зависимых пунктах. Технический результат – увеличение прочности, твердости, термостойкости и текучести расплава. 6 з.п. ф-лы, 7 пр.
Изобретение относится к области составов и технологии высоконаполненных композиционных материалов и изделий на основе дисперсных древесно-растительных наполнителей и термопластичных полимерных связующих и может быть использовано в мебельной производстве, строительстве, машиностроении и других отраслях промышленности.
Известен композиционный материал (патент RU 2170716, С04В 26/02, В29В 17/00, опубл. 20.07.2001), выполненный из смеси полимерного материала и наполнителя. В качестве связующего используется термопластичный полимер в количестве 50-85 % по массе, а в качестве остального по массе наполнителя смеси содержит песок.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного вещества, относят низкие физико-химические показатели и высокую себестоимость.
Наиболее близким к заявленному изобретению составом того же назначения по совокупности признаков является композиционный материал, выполненный из смеси полимерного материала и наполнителя (см. RU 2002125536, опубл. 27.03.2004). В качестве полимерного материала использован вторичный полиэтилентерефталат (ПЭТФ) в количестве 15-99 % по массе, а в качестве остального по массе наполнителя смеси она содержит песок, и/или измельченный бой стекла, и/или керамического, предпочтительно красного, кирпича. Принят за прототип.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного вещества, принятого за прототип, относят то, что в известном веществе известного состава в качестве связующего используется вторичный ПЭТФ, песок высокой влажности, а также отсутствует модификатор полимерной матрицы.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение некоторых физико-химических показателей и снижение себестоимости композита. Сущность изобретения заключается в том, что в предлагаемом композиционном материале, включающем полимерное связующее и наполнитель, используется наполнитель влажностью не более 7 %, в качестве связующего - ПЭТФ-флексы, а так же дополнительно вводят полигидроксиэфир. Технический результат: увеличение прочности, твердости, термостойкости и текучести расплава, а также снижение себестоимости самого композита.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что композиционный материал, состоящий из полимерного связующего и наполнителя, содержит песок, относящийся к группе «очень мелкий» (Мк=1-1,5 мм), влажностью не более 7%, в качестве связующего используются ПЭТФ-флексы (измельченная пластиковая бутылка, а не вторично переработанный полиэтилентерефталат), а также дополнительно содержит полигидроксиэфир, при следующем соотношении компонентов, мас.%: ПЭТФ 53,5-72,5, песок 25-45, полигидроксиэфир 1,5-2,5. В качестве армирующего материала могут использоваться опилки и щепа как обработанные, так и необработанные глиоксалем, бой стекла с размером отдельных частиц до 3 мм, причем масса стекла составляет 25-50 % от песка, или бой кирпича, размер отдельных частиц не превышает 5 мм, а масса боя не превышает 50 % от песка.
Образец трудносгораем - постепенно обугливается при воздействии открытого огня, при его удалении материал прекращает обугливаться.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата:
Заявленная композиция перерабатывается в готовые изделия методом прямой экструзии. Содержание каждого ингредиента варьируется в пределах, указанных в формуле изобретения, в зависимости от требуемых характеристик.
Подготовка горячей массы для экструзии: в двухшнековом экструдере с сонаправленно вращающимися шнеками с прямой загрузкой исходных компонентов, в нагретый до 270°C ПЭТФ постепенно вводится полигидроксиэфир и песок, а также с разделенной зоной пластикации полимера и смешения компонентов путем боковой загрузки древесного наполнителя в зону экструдера, где полимер полностью переходит в расплав, добавляется древесный армирующий наполнитель. Такой подход позволяет снизить время пребывания древесного наполнителя в горячем экструдере, что соответственно уменьшает вероятность обугливания.
Заявленный материал прочен, пожаробезопасен, дешев, экологически полезен.
Примеры составов комопозиционного материала, мас.%:
- по п. 1
| ПЭТФ-флексы | 53,5 |
| Песок | 45 |
| Полигидроксиэфир | 1,5 |
- по п. 2:
| ПЭТФ-флексы | 72,5 |
| Песок | 25 |
| Полигидроксиэфир | 2,5 |
| Опилки | 43,5 |
- по п. 3:
| ПЭТФ-флексы | 72,5 |
| Песок | 25 |
| Полигидроксиэфир | 2,5 |
| Щепа | 32,5 |
- по п. 4:
| ПЭТФ-флексы | 72,5 |
| Песок | 25 |
| Полигидроксиэфир | 2,5 |
| Стекло | 12,5 |
- по п. 5:
| ПЭТФ-флексы | 72,5 |
| Песок | 25 |
| Полигидроксиэфир | 2,5 |
| Бой кирпича | 12,5 |
- по п. 6:
| ПЭТФ-флексы | 72,5 |
| Песок | 25 |
| Полигидроксиэфир | 2,5 |
| Опилки | 43,5 | |
| Глиоксаль | 15 |
- по п. 7:
| ПЭТФ-флексы | 72,5 |
| Песок | 25 |
| Полигидроксиэфир | 2,5 |
| Щепа | 32,5 |
| Глиоксаль | 11 |
1. Композиционный материал, состоящий из полимерного связующего и наполнителя, отличающийся тем, что наполнитель имеет влажность не более 7%, в качестве связующего используются полиэтилентерефталат (ПЭТФ) в виде ПЭТФ-флексов измельченной пластиковой бутылки, а также дополнительно содержит полигидроксиэфир, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| ПЭТФ-флексы | 53,5-72,5 |
| песок | 25-45 |
| полигидроксиэфир | 1,5-2,5 |
2. Композиционный материал по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит наполнитель из древесных опилок, причем масса опилок составляет 10-60% от ПЭТФ.
3. Композиционный материал по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит наполнитель из древесной щепы размером до 15 мм, причем масса щепы составляет 10-45% от ПЭТФ.
4. Композиционный материал по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит наполнитель из боя стекла с размером отдельных частиц до 3 мм, причем масса стекла составляет 25-50% от песка.
5. Композиционный материал по п.1, отличающийся тем, что наполнитель выполнен из боя кирпича, размер отдельных частиц не превышает 5 мм, а масса боя не превышает 50% от песка.
6. Композиционный материал по п.2, отличающийся тем, что наполнитель из древесных опилок пропитан глиоксалем.
7. Композиционный материал по п.3, отличающийся тем, что наполнитель из древесной щепы пропитан глиоксалем.
